Сущность и задачи кинетостатики
Кинетостатика
механизмов является важным разделом динамики машин и
механизмов. Её основу составляет метод силового расчёта, который позволяет определить реакции во всех элементах кинематических пар механизма, если известен закон движения этого устройства. Подход базируется на принципе Д’Аламбера: к реально действующим на звенья силам добавляются силы инерции, что позволяет рассматривать как весь механизм в целом, так и его отдельные части как находящиеся в состоянии статического равновесия. Для анализа используются уравнения статики, составляемые для каждого звена или группы звеньев. Количество уравнений в системе должно соответствовать количеству неизвестных реакций, что делает систему статически определимой.
Порядок проведения расчёта
Последовательный силовой расчёт начинается с наиболее удалённой от начального звена кинематической группы (так называемой группы Ассура). Решение векторных уравнений равновесия сил для звена удобно проводить графически, с построением силового многоугольника. После анализа периферийных групп переходят к исследованию равновесия начального звена (обычно кривошипа). Здесь определяют реакцию в предшествующей кинематической паре и уравновешивающий момент, который необходимо приложить к этому звену для обеспечения заданного закона его движения.
Учёт сил трения
Для учёта сил трения в кинематических парах используется итерационный подход. Сначала система уравнений решается без учёта трения, находятся предварительные значения реакций. На основе этих реакций определяются силы трения, которые затем рассматриваются как дополнительные внешние силы, приложенные к звеньям. Расчёт повторяется с учётом этих сил, что даёт более точные значения реакций в первом приближении. При необходимости процесс может быть повторён несколько раз для повышения точности.
Применение и значение метода
Описанный метод применим и для сложных многозвенных пространственных механизмов, хотя в этом случае объём вычислений значительно возрастает. Кинетостатика механизмов находит широкое практическое применение на этапе проектирования новых машин и агрегатов. Она позволяет выполнить точный расчёт на прочность деталей, определить нагрузки в подшипниках и других элементах, что является основой для создания надёжных и эффективных технических устройств.
